WO2020225047A1 - Kupplungseinheit - Google Patents

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WO2020225047A1
WO2020225047A1 PCT/EP2020/061857 EP2020061857W WO2020225047A1 WO 2020225047 A1 WO2020225047 A1 WO 2020225047A1 EP 2020061857 W EP2020061857 W EP 2020061857W WO 2020225047 A1 WO2020225047 A1 WO 2020225047A1
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WO
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clutch
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planetary gear
converter device
support
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Stefan LIENHART
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Magna Powertrain GmbH and Co KG
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Magna Powertrain GmbH and Co KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
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    • F16D13/38—Friction clutches with axially-movable clutching members with flat clutching surfaces, e.g. discs
    • F16D13/52—Clutches with multiple lamellae ; Clutches in which three or more axially moveable members are fixed alternately to the shafts to be coupled and are pressed from one side towards an axially-located member
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    • F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/12—Mechanical clutch-actuating mechanisms arranged outside the clutch as such
    • F16D2023/123—Clutch actuation by cams, ramps or ball-screw mechanisms

Definitions

  • the present invention relates to a clutch unit comprising a first clutch, a second clutch, an electric motor for actuating the first clutch and the second clutch, whereby the first clutch can be actuated by energizing the electromotor and the second clutch can be actuated by energizing the electromotor is, a planetary gear and a drive converter device to convert the rotational movements of the electric motor into translatory actuation movements of the first clutch and the second clutch, the electric motor being connected to the drive converter device via the planetary gear mechanism.
  • Clutch units in particular multi-plate clutches, are usually actuated via an actuator unit with an electric motor and an intermediate gear with a transmission component.
  • Such an intermediate gear is often formed by a worm gear, the worm shaft of which is effectively connected to a ball ramp unit as a transmission component.
  • structures are known in which the intermediate gear is designed as a planetary gear.
  • Clutch units of the above-mentioned type usually have several clutches that are actuated via one and the same Aktuatorein unit, whereby installation space can be optimally used and a reduced component cost is created.
  • an actuator unit not only has one clutch of a clutch unit, but at least one further clutch a clutch unit is actuated by energizing an electric motor, it is important to be able to set a defined “fail save open” state.
  • Setting a “fail save open” state is to be understood as a process which, in the event of an error in the energization of the electric motor, results in a “neutral state”, namely a state in which no clutch is activated, and the other clutch is not automatically activated.
  • Actuating clutches via a worm gear as an intermediate gear cannot set a defined “fail safe open” state, but the worm gear has poor efficiency, which means that another clutch is not actuated immediately.
  • a clutch unit comprising a first clutch, a second clutch, an electric motor for actuating the first clutch and the second clutch, the first clutch being actuatable by energizing the electric motor and the second clutch being actuated by a countercurrent to the electric motor can be actuated, a planetary gear and a drive converter device for converting the rotary movements of the electric romotors in translatory actuation movements of the first clutch and the second clutch, the electric motor being connected to the drive converter device via the planetary gear mechanism, the clutch unit having a protective mechanism that is adapted to be used in the event of an error in the power supply to the electric motor Actuation of the first clutch or the second clutch to move the drive converter device into a neutral position predetermined by the protective mechanism.
  • the first clutch is particularly preferably designed as a multi-disc clutch.
  • the protective mechanism is preferably arranged to be functionally effective between the electric motor and the planetary gear on an output shaft of the electric motor.
  • the protective mechanism has the following components:
  • the locking spring being functionally arranged between the planetary gear and the support nut and the support nut in one position when the electric motor is energized to actuate the first clutch and in the event of an error in the energization of the electric motor to actuate the first clutch via the tensioned locking spring held by the movement thread th which corresponds to a neutral position of the drive converter device and
  • FIG. 1 shows an exemplary coupling unit according to the present invention.
  • the clutch unit 1 shown in FIG. 1 has a first clutch 2, a second clutch 3, a protective mechanism 7 and an actuator unit.
  • the actuator unit comprises an electric motor 4, a planetary gear 5 and a drive converter device 6.
  • the first clutch 2 is designed as a multi-plate clutch 2 ‘.
  • the second clutch 3 is designed as a claw clutch 3 '.
  • the multi-disc clutch 2 ‘and the dog clutch 3‘ are arranged essentially coaxially.
  • the term “axial” describes a direction along or parallel to an axis 21.
  • the multi-disk clutch 2 ' has a clutch basket and a clutch carrier, a plurality of outer disks being arranged on the clutch cage and a plurality of inner disks being arranged on the clutch carrier.
  • the outer disks and the inner disks form a disk pack 18, all inner disks and outer disks are arranged alternately within the disk pack 18.
  • the electric motor 4 is operatively connected to the drive converter device 6 via the planetary gear 5.
  • the drive converter device 6 is designed as a ball ramp arrangement and serves to convert the rotational movements of the electric motor 4 into translatory actuation movements of the first clutch 2 and the second clutch 3.
  • the ball ramp assembly has an axially fixed non-rotatable support disc 13 and an axially displaceable pressure disc 14 which acts axially on a pressure piston 15 on.
  • the pressure piston 15 is in turn connected to the multi-disk clutch 2 ‘and the claw clutch 3‘ in an adjustable manner.
  • the pressure plate 14 and the support plate 13 have on their facing end faces several pairs of opposing ball ramps with variable depths over the respective circumference of the disc.
  • In the Kugelrampenploun gene runs at least one ball 16.
  • a clutch spring 17 is arranged between the pressure piston 15 and the clutch basket of the multi-plate clutch 2 ‘a clutch spring 17 is arranged.
  • the thrust washer 14 of the ball ramp arrangement is operatively connected to a spur gear 19, which in turn is firmly connected to a planetary carrier of the planetary gear 5.
  • the planetary gear 5 has a sun gear and a ring gear in addition to the planet carrier on which a plurality of plane wheels are arranged.
  • the planetary which mesh with an external toothing of the sun gear and an internal toothing of the ring gear of the planetary gear 5.
  • the sun gear of the planetary gear 5 is firmly connected to the output shaft 8 of the electric motor 4
  • the electric motor 4 thus drives via the output shaft 8 into the planetary gear 5.
  • the ring gear of the planetary gear 5 is firmly connected to a housing of the clutch unit 1.
  • the claw coupling 3 ‘is closed when the balls 16 are in the Kugelrampenformun conditions between the support disc 13 and the pressure disc 14 in a bottom dead center of the respective ball ramp pairing.
  • the clutch spring 17 is fully extended, i.e. relaxed. If the balls 16 are in the ball ramp pairings between the support disc 13 and the thrust washer 14 in a top dead center of the respective ball ramp pairing, the multi-disc clutch 2 ‘is closed.
  • the thrust washer 14 When the electric motor 4 is energized, the thrust washer 14 is rotated via the planetary gear 5 and the spur gear 19, whereby the thrust washer 14 moves relative to the support plate 13 in an axial direction towards the multi-plate clutch 2 '- the balls 16 move between the ball ramp pairs the support disc 13 and the pressure disc 14 from the bottom dead centers of the Ball ramp pairings along the ball ramps and press the pressure piston 15 in the direction of the multi-disc clutch 2 ', more precisely in the direction of the disc pack 18 of the multi-disc clutch 2'.
  • the claw clutch 3 ' is opened and the clutch spring 17 is pretensioned.
  • the multi-disc clutch 2 ' is not yet activated and the system is in a neutral state in which neither the claw clutch 3' nor the multi-disc clutch 2 'is activated. If the pressure disk 14 continues to be rotated and thus moved axially, the multi-plate clutch 2 'is actuated and the clutch spring 17 is maximally pretensioned. The balls 16 in the ball ramp pairings between the support disk 13 and the pressure disk 14 are each located in the top dead center. To maintain this state, a further energization of the electric motor 4 is required (Hal test current).
  • the protective mechanism 7 is arranged on or on the output shaft 8 of the electric motor 4 and comprises a movement thread 9, a support nut 10, a locking spring 11 and a support spring 12.
  • the protective mechanism 7 is functionally effective between the planetary gear 5, more precisely the internal gear of the housing Planetary gear 5, and a bearing plate 20, which is fixed in the housing in which the clutch unit 1 is located-is arranged.
  • the movement thread 9 is formed on the output shaft 8 and the support nut 10 can move axially on this movement thread, namely screwed on and unscrewed.
  • the support nut 10 is also clamped fixed to the housing.
  • the support nut 10 presses against the locking spring 11, which is arranged between the support nut 10 and the ring gear of the planetary gear 5.
  • the length and strength of the locking spring 11 defines in which area the neutral position or the neutral state of the ball ramp arrangement is established.
  • the output shaft 8 is in a direction of rotation corresponding to the direction of rotation when the electric motor is countercurrent 4 rotated so that the support nut 10 is screwed in a direction towards the locking spring 11 on the movement thread 9 and is thus tensioned.
  • the locking spring 11 of the protective mechanism 7 is compressed until the (opening) forces in the movement thread 9 are so great (coefficient of friction) that the support nut 10 no longer moves axially on the movement thread 9.
  • the neutral position or the neutral state of the ball ramp arrangement is established via an equilibrium of forces between the Arretierfe of the 11 and the clutch spring 17.
  • the multi-disc clutch 2 ‘is actuated by energizing the electric motor 4, the locking spring 11 is completely relaxed and the support nut 10 is unscrewed from the movement thread 9 in a direction away from the locking spring 11.
  • the support spring 12 of the protective mechanism 7 is arranged between the bearing plate 20 and a shoulder on the support nut 10.
  • the support spring 12 acts in the direction of the relaxed locking spring 11 and holds the support nut 10 in position and presses against the thrust of the movement thread 9. Furthermore, a quick re-screwing of the support nut 10 on the
  • Movement thread 9 can be achieved by a conical shape or a chamfer of the BEWe supply thread 9.

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Abstract

Kupplungseinheit (1) umfassend eine erste Kupplung (2), eine zweite Kupplung (3), einen Elektromotor (4) zur Aktuierung der ersten Kupplung (2) und der zweiten Kupplung (3), wobei über eine Bestromung des Elektromotors (4) die erste Kupplung (2) aktuierbar ist und über eine Gegenbestromung des Elektromotors (4) die zweite Kupplung (3) aktuierbar ist, ein Planetengetriebe (5) und eine Antriebswandlereinrichtung (6) zum Wandeln der rotatorischen Bewegungen des Elektromotors (4) in translatorische Betätigungsbewegungen der ersten Kupplung (2) und der zweiten Kupplung (3), wobei der Elektromotor (4) über das Planetengetriebe (5) verstellwirksam mit der Antriebswandlereinrichtung (6), verbunden ist, wobei die Kupplungseinheit (1) einen Schutzmechanismus (7) aufweist, der dazu angepasst ist, bei einem Fehlerfall in der Bestromung des Elektromotors (4) zur Aktuierung der ersten Kupplung (2) die Antriebswandlereinrichtung (6) in eine über den Schutzmechanismus (7) vorbestimmte Neutralposition zu bewegen.

Description

Kupplunqseinheit
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungseinheit umfassend eine erste Kupplung, eine zweite Kupplung, einen Elektromotor zur Aktuierung der ersten Kupplung und der zweiten Kupplung, wobei über eine Bestromung des Elektromo tors die erste Kupplung aktuierbar ist und über eine Gegenbestromung des Elekt romotors die zweite Kupplung aktuierbar ist, ein Planetengetriebe und eine An triebswandlereinrichtung zum Wandeln der rotatorischen Bewegungen des Elekt romotors in translatorische Betätigungsbewegungen der ersten Kupplung und der zweiten Kupplung, wobei der Elektromotor über das Planetengetriebe verstellwirk sam mit der Antriebswandlereinrichtung, verbunden ist.
Stand der Technik
Kupplungseinheiten, insbesondere Lamellenkupplungen, werden in der Regel über eine Aktuatoreinheit mit einem Elektromotor und einem Zwischengetriebe mit einer Übertragungskomponente aktuiert. Ein derartiges Zwischengetriebe wird oftmals durch ein Schneckengetriebe ausgebildet, dessen Schneckenwelle an triebswirksam mit einer Kugelrampeneinheit als Übertragungskomponente ver bunden ist. Weiterhin sind Aufbauten bekannt, bei denen das Zwischengetrie be als Planetengetriebe ausgebildet ist. Kupplungseinheiten der oben genannten Art weisen meist mehrere Kupplungen auf, die über ein und dieselbe Aktuatorein heit aktuiert werden, wodurch Bauraum optimal ausgenutzt werden kann und ein reduzierter Bauteilaufwand entsteht. Werden über eine Aktuatoreinheit nicht nur eine Kupplung einer Kupplungseinheit, sondern zumindest eine weitere Kupplung einer Kupplungseinheit durch Bestromung eines Elektromotors aktuiert, so ist es wichtig einen definierten„fail save open“ Zustand einstellen zu können. Unter dem Einstellen eines„fail save open“ Zustands ist dabei ein Vorgang zu verstehen, der bei einem Fehler in der Bestromung des Elektromotors dazu führt, dass sich aus gehend von einem aktuierten Zustand einer Kupplung ein„Neutralzustand“, näm lich ein Zustand, in dem keine Kupplung aktuiert ist, einstellt und nicht automatisch die weitere Kupplung aktuiert wird. Über die Aktuierung von Kupplungen über ein Schneckengetriebe als Zwischengetriebe kann zwar kein definierter„fail safe o- pen“ Zustand eingestellt werden, jedoch weist das Schneckengetriebe einen schlechten Wirkungsgrad auf, wodurch sich eine weitere Kupplung nicht gleich aktuiert. Die Gestaltung einer Aktuatoreinheit mit Elektromotor und Schneckenge triebe ist jedoch nicht immer die bauraumgünstigste Ausführungsversion, sondern vielmehr die mit einem Planetengetriebe als Zwischengetriebe. Bei einer solchen Ausführungsversion muss jedoch ein Mechanismus vorgesehen werden, der einen „fail save open“ Zustand ermöglicht.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine Kupplungseinheit mit einem Elektromotor und einem Planetengetriebe anzugeben, die es ermöglicht bei optimiertem Bau raumbedarf auf einfache Art und Weise einen„fail save open“ Zustand zu realisie ren.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch Kupplungseinheit umfassend eine erste Kupplung, eine zweite Kupplung, einen Elektromotor zur Aktuierung der ersten Kupplung und der zweiten Kupplung, wobei über eine Bestromung des Elektromo tors die erste Kupplung aktuierbar ist und über eine Gegenbestromung des Elekt romotors die zweite Kupplung aktuierbar ist, ein Planetengetriebe und eine An triebswandlereinrichtung zum Wandeln der rotatorischen Bewegungen des Elekt- romotors in translatorische Betätigungsbewegungen der ersten Kupplung und der zweiten Kupplung, wobei der Elektromotor über das Planetengetriebe verstellwirk sam mit der Antriebswandlereinrichtung, verbunden ist, wobei die Kupplungsein heit einen Schutzmechanismus aufweist, der dazu angepasst ist, bei einem Feh lerfall in der Bestromung des Elektromotors zur Aktuierung der ersten Kupplung oder der zweiten Kupplung die Antriebswandlereinrichtung in eine über den Schutzmechanismus vorbestimmte Neutralposition zu bewegen.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschrei bung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben.
Die erste Kupplung ist besonders bevorzugt als eine Lamellenkupplung ausgebil det.
Der Schutzmechanismus ist bevorzugt an einer Abtriebswelle des Elektromotors funktionswirksam zwischen dem Elektromotor und dem Planetengetriebe ange ordnet.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung weist der Schutzmechanismus folgende Komponenten auf:
ein Bewegungsgewinde, wobei das Bewegungsgewinde an der Ab triebswelle angeordnet oder ausgebildet ist,
eine Stützmutter, wobei die Stützmutter auf dem Bewegungsgewinde axial bewegbar angeordnet ist,
eine Arretierfeder, wobei die Arretierfeder funktionswirksam zwischen dem Planetengetriebe und der Stützmutter angeordnet ist und die Stützmutter bei Bestromung des Elektromotors zur Aktuierung der ersten Kupplung und bei einem Fehlerfall in der Bestromung des Elektromotors zur Aktuierung der ersten Kupplung über die gespann te Arretierfeder in einer Position auf dem Bewegungsgewinde gehal- ten wird, die einer Neutralposition der Antriebswandlereinrichtung entspricht und
eine Stützfeder, wobei die Stützmutter über die Stützfeder mit einer vorbestimmten Federkraft gegen das Bewegungsgewinde gedrückt wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeich nungen beschrieben.
Fig. zeigt eine beispielhafte Kupplungseinheit entsprechend der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die in Fig. dargestellte Kupplungseinheit 1 weist eine erste Kupplung 2, eine zwei te Kupplung 3, einen Schutzmechanismus 7 und eine Aktuatoreinheit auf.
Die Aktuatoreinheit umfasst einen Elektromotor 4, ein Planetengetriebe 5 und eine Antriebswandlereinrichtung 6.
Die erste Kupplung 2 ist als eine Lamellenkupplung 2‘ ausgebildet. Die zweite Kupplung 3 ist als eine Klauenkupplung 3‘ ausgebildet. Die Lamellenkupplung 2‘ und die Klauenkupplung 3‘ sind im Wesentlichen koaxial angeordnet.
Die Begrifflichkeit„axial“ beschreibt eine Richtung entlang oder parallel zu einer Achse 21 . Die Lamellenkupplung 2‘ weist einen Kupplungskorb und einen Kupplungsträger auf, wobei an dem Kupplungskorb eine Vielzahl von Außenlamellen angeordnet sind und an dem Kupplungsträger eine Vielzahl von Innenlamellen angeordnet sind. Die Außenlamellen und die Innenlamellen bilden ein Lamellenpaket 18 aus, wobei innerhalb des Lamellenpakets 18 sämtliche Innenlamellen und Außenlamel len jeweils abwechselnd angeordnet sind.
Der Elektromotor 4 ist über das Planetengetriebe 5 antriebswirksam mit der An triebswandlereinrichtung 6 verbunden. Die Antriebswandlereinrichtung 6 ist als eine Kugelrampenanordnung ausgebildet und dient der Wandlung der rotatori schen Bewegungen des Elektromotors 4 in translatorische Betätigungsbewegun gen der ersten Kupplung 2 und der zweiten Kupplung 3.
Die Kugelrampenanordnung weist eine axial feststehende nicht drehbare Stütz scheibe 13 und eine axial verschiebbare Druckscheibe 14, die axial auf einen Druckkolben 15 wirkt, auf. Der Druckkolben 15 wiederum ist verstellwirksam mit der Lamellenkupplung 2‘ und der Klauenkupplung 3‘ verbunden. Die Druckscheibe 14 und die Stützscheibe 13 weisen auf ihren einander zugewandten Stirnflächen mehrere einander paarweise gegenüberliegende Kugelrampen mit über den jewei ligen Umfang der Scheibe veränderlichen Tiefen auf. In den Kugelrampenpaarun gen läuft jeweils zumindest eine Kugel 16. Zwischen dem Druckkolben 15 und dem Kupplungskorb der Lamellenkupplung 2‘ ist eine Kupplungsfeder 17 ange ordnet.
Die Druckscheibe 14 der Kugelrampenanordnung ist antriebswirksam mit einem Stirnrad 19 verbunden, welches wiederum fest mit einem Planetenträger des Pla netengetriebes 5 verbunden ist.
Das Planetengetriebe 5 weist neben dem Planetenträger, auf dem mehrere Plane tenräder angeordnet sind, ein Sonnenrad sowie ein Hohlrad auf. Die Planetenrä- der kämmen mit einer Außenverzahnung des Sonnenrads und einer Innenverzah nung des Hohlrads des Planetengetriebes 5. Das Sonnenrad des Planetengetrie bes 5 ist fest mit der Abtriebswelle 8 des Elektromotors 4 verbunden Der Elektro motor 4 treibt somit über die Abtriebswelle 8 in das Planetengetriebe 5 ein. . Das Hohlrad des Planetengetriebes 5 ist fest mit einem Gehäuse der Kupplungseinheit 1 verbunden. Durch das Planetengetriebe 5 wird das Drehmoment des Elektromo tors 4 verstärkt und über das mit dem Planetenradträger fest verbundene oder einteilig mit diesem ausgebildete Stirnrad 19 wird die Druckscheibe 14 der Kugel rampenanordnung gedreht und so relativ zur Stützscheibe 13 axial bewegt.
Bei der in Fig gezeigten Ausführungsvariante der Kupplungseinheit 1 ist die Klau enkupplung 3‘ geschlossen, wenn sich die Kugeln 16 in den Kugelrampenpaarun gen zwischen der Stützscheibe 13 und der Druckscheibe 14 in einem unteren Totpunkt der jeweiligen Kugelrampenpaarung befindet. Die Kupplungsfeder 17 ist dabei voll ausgefahren, d.h. entspannt. Befinden sich die Kugeln 16 in den Kugel rampenpaarungen zwischen der Stützscheibe 13 und der Druckscheibe 14 in einem oberen Totpunkt der jeweiligen Kugelrampenpaarung, so ist die Lamellen kupplung 2‘ geschlossen. Befinden sich die Kugeln in einem Bereich der Kugel rampenpaarungen zwischen dem unteren Totpunkt und dem oberen Totpunkt, so ist weder die Klauenkupplung 3‘ noch die Lamellenkupplung 2‘ geschlossen - die Kupplungseinheit 1 befindet sich derart in einem neutralen Zustand bzw. einer Neutralposition in der keine der beiden Kupplungen 2, 2‘, 3, 3‘ aktuiert ist.
Ein Aktuierungsverlauf ausgehend von einer geschlossenen Klauenkupplung 3‘ gestaltet sich folgendermaßen:
Bei Bestromung des Elektromotors 4 wird die Druckscheibe 14 über das Plane tengetriebe 5 und das Stirnrad 19 gedreht, wodurch sich die Druckscheibe 14 relativ zur Stützscheibe 13 in eine axiale Richtung hin zur Lamellenkupplung 2‘ bewegt - es bewegen sich die Kugeln 16 in den Kugelrampenpaarungen zwischen der Stützscheibe 13 und der Druckscheibe 14 aus den unteren Totpunkten der Kugelrampenpaarungen entlang der Kugelrampen und drücken den Druckkolben 15 in Richtung der Lamellenkupplung 2‘, genauer in Richtung zum Lamellenpaket 18 der Lamellenkupplung 2‘. Gleichzeitig wird die Klauenkupplung 3‘ geöffnet und die Kupplungsfeder 17 vorgespannt. Die Lamellenkupplung 2‘ ist dabei noch nicht aktiviert und das System befindet sich in einem neutralen Zustand in dem weder die Klauenkupplung 3‘ noch die Lamellenkupplung 2‘ aktuiert ist. Wird die Druck scheibe 14 weiter so verdreht und somit axial bewegt, wird die Lamellenkupplung 2‘ aktuiert und die Kupplungsfeder 17 maximal vorgespannt. Die Kugeln 16 in den Kugelrampenpaarungen zwischen der Stützscheibe 13 und der Druckscheibe 14 befinden sich jeweils in dem oberen Totpunkt. Um diesen Zustand aufrecht zu erhalten ist eine weitere Bestromung des Elektromotors 4 erforderlich (Hal testrom). Würde bei dieser Bestromung des Elektromotors 4 beispielsweise ein Fehler auftreten und der Elektromotor 4 stromlos werden, so würde die Kupp lungsfeder 17 wieder entspannen und den Druckkolben 15 und somit die Druck scheibe 14 derart rückstellen, dass sich die Kugeln 16 in den einzelnen Kugelram penpaarungen zwischen Stützscheibe 13 und Druckscheibe 14 zurück in den unteren Totpunkt der Kugelrampen drücken. Dabei würde also aufgrund der ge ringen Selbsthemmung des Planetengetriebes 5 und der vorgespannten Kupp lungsfeder 17 ohne Vorhandensein des Schutzmechanismus 7 die Klauenkupp lung 3‘ unkontrolliert geschaltet werden.
Der Schutzmechanismus 7 ist an bzw. auf der Abtriebswelle 8 des Elektromotors 4 angeordnet und umfasst ein Bewegungsgewinde 9, eine Stützmutter 10, eine Arretierfeder 1 1 und eine Stützfeder 12. Der Schutzmechanismus 7 ist funktions wirksam zwischen dem Planetengetriebe 5, genauer dem gehäusefesten Hohlrad des Planetengetriebes 5, und einem Lagerschild 20, das fest in dem Gehäuse in dem sich die Kupplungseinheit 1 befindet-angeordnet ist, angeordnet. Das Bewe gungsgewinde 9 ist an der Abtriebswelle 8 ausgebildet und die Stützmutter 10 kann auf diesem Bewegungsgewinde axial verfahren, nämlich aufgeschraubt und abgeschraubt werden. Die Stützmutter 10 ist ebenso gehäusefest eingespannt. Die Stützmutter 10 drückt gegen die Arretierfeder 11 , die zwischen der Stützmutter 10 und dem Hohlrad des Planetengetriebes 5 angeordnet ist. Durch die Länge und die Stärke der Arretierfeder 1 1 wird definiert in welchem Bereich sich die Neutral position bzw. der neutrale Zustand der Kugelrampenanordnung einstellt.
Bei einem ungewollten Fehler in der Bestromung des Elektromotors 4 bei ge schlossener, d.h. aktuierter, Lamellenkupplung 2‘ kann die Kupplungsfeder 17 aufgrund des Schutzmechanismus 7, insbesondere aufgrund der Kräfte im Bewe gungsgewinde 9 (Reibwert), den Druckkolben 15 und somit die Druckscheibe 14 lediglich in eine Position in der sich die Kugeln 16 in einem Bereich zwischen dem unteren Totpunkt und dem oberen Totpunkt der Kugelrampenpaarungen zwischen der Stützscheibe 13 und der Druckscheibe 14 befinden, drücken. Aufgrund der antriebswirksamen Verbindung zwischen der Druckscheibe 14 und der Ab triebswelle 8 des Elektromotors 4 über das Stirnrad 19 und das Planetengetriebe 5, das nahezu keine Selbsthemmung aufweist, wird dabei die Abtriebswelle 8 derart in eine Drehrichtung entsprechend der Drehrichtung bei einer Gegen- bestromung des Elektromotors 4 gedreht, dass sich die Stützmutter 10 in eine Richtung hin zur Arretierfeder 1 1 auf das Bewegungsgewinde 9 aufschraubt und so gespannt wird. Die Arretierfeder 1 1 des Schutzmechanismus 7 wird dabei so lange bzw. so weit komprimiert, bis die (Öffnungs-)Kräfte im Bewegungsgewinde 9 so groß sind (Reibwert), dass sich die Stützmutter 10 nicht mehr axial am Bewe gungsgewinde 9 bewegt. Die Neutralposition bzw. der neutrale Zustand der Kugel rampenanordnung stellt sich über ein Kräftegleichgewicht zwischen der Arretierfe der 1 1 und der Kupplungsfeder 17 ein.
Bei einer gewollten Aktuierung der Klauenkupplung 3‘ erfolgt eine Gegenbestro- mung des Elektromotors 4 und somit eine Drehrichtungsumkehr der Abtriebswelle 8 des Elektromotors 4 in Bezug auf die Drehrichtung bei der Bestromung des Elektromotors 4 zur Aktuierung der Lamellenkupplung 2‘. Bei der Aktuierung der Klauenkupplung 3‘ muss der Elektromotor 4 die Federkraft der Arretierfeder 1 1 überwinden. Hierbei wird die Stützmutter 10 in eine Richtung hin zur Arretierfeder 1 1 auf das Bewegungsgewinde 9 weiter aufgeschraubt, also weiter gespannt.
Wird dagegen die Lamellenkupplung 2‘ durch Bestromung des Elektromotors 4 aktuiert, wird die Arretierfeder 1 1 vollkommen entspannt und die Stützmutter 10 wird von dem Bewegungsgewinde 9 in eine Richtung weg von der Arretierfeder 1 1 abgeschraubt.
Um ein schnelles Wiederaufschrauben auf das partielle Bewegungsgewinde 9 zu gewährleisten und ein unkontrolliertes Umherwandern der Stützmutter 10 zu ver- hindern, wird die Stützfeder 12 des Schutzmechanismus 7 zwischen dem Lager schild 20 und einem Absatz an der Stützmutter 10 angeordnet. Die Stützfeder 12 wirkt in Richtung der entspannten Arretierfeder 1 1 und hält die Stützmutter 10 in Position und drückt gegen die Schubkraft des Bewegungsgewindes 9. Weiterhin kann ein schnelles Wiederaufschrauben der Stützmutter 10 auf das
Bewegungsgewinde 9 durch eine kegelförmige Form oder ein Abfasen des Bewe gungsgewindes 9 erzielt werden.
Bezuqszeichenliste
1 Kupplungseinheit
2 Erste Kupplung
3 Zweite Kupplung
4 Elektromotor
5 Planetengetriebe
6 Antriebswandlereinrichtung
7 Schutzmechanismus
8 Abtriebswelle
9 Bewegungsgewinde
10 Stützmutter
1 1 Arretierfeder
12 Stützfeder
13 Stützscheibe
14 Druckscheibe
15 Druckkolben
16 Kugel
17 Kupplungsfeder
18 Lamellenpaket
19 Stirnrad
20 Lagerschild
21 Achse

Claims

Patentansprüche
1. Kupplungseinheit (1 ) umfassend
eine erste Kupplung (2),
eine zweite Kupplung (3),
einen Elektromotor (4) zur Aktuierung der ersten Kupplung (2) und der zweiten Kupplung (3), wobei über eine Bestromung des Elektro motors (4) die erste Kupplung (2) aktuierbar ist und über eine Ge- genbestromung des Elektromotors (4) die zweite Kupplung (3) aktu ierbar ist,
ein Planetengetriebe (5) und
eine Antriebswandlereinrichtung (6) zum Wandeln der rotatorischen Bewegungen des Elektromotors (4) in translatorische Betätigungs bewegungen der ersten Kupplung (2) und der zweiten Kupplung (3), wobei der Elektromotor (4) über das Planetengetriebe (5) verstell wirksam mit der Antriebswandlereinrichtung (6), verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinheit (1 ) einen Schutzme chanismus (7) aufweist, der dazu angepasst ist, bei einem Fehlerfall in der Bestromung des Elektromotors (4) zur Aktuierung der ersten Kupplung (2) die Antriebswandlereinrichtung (6) in eine über den Schutzmechanismus (7) vorbestimmte Neutralposition zu bewegen.
2. Kupplungseinheit (1 ) nach Anspruch 1 ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die erste Kupp lung (2) als eine Lamellenkupplung ausgebildet ist.
3. Kupplungseinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Schutzme chanismus (7) an einer Abtriebswelle (8) des Elektromotors (4) funktions wirksam zwischen dem Elektromotor (4) und dem Planetengetriebe (5) an geordnet ist.
4. Kupplungseinheit (1) nach Anspruch 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Schutzme chanismus (7) folgende Komponenten aufweist, nämlich
ein Bewegungsgewinde (9), wobei das Bewegungsgewinde (9) an der Abtriebswelle (8) angeordnet oder ausgebildet ist, eine Stützmutter (10), wobei die Stützmutter (10) auf dem Bewe gungsgewinde (9) axial bewegbar angeordnet ist,
eine Arretierfeder (11 ), wobei die Arretierfeder (11 ) funktionswirksam zwischen dem Planetengetriebe (5) und der Stützmutter (10) ange ordnet ist und die Stützmutter (10) bei Bestromung des Elektromo tors (4) zur Aktuierung der ersten Kupplung (2) und bei einem Fehler fall in der Bestromung des Elektromotors (4) zur Aktuierung der ers ten Kupplung (2) über die gespannte Arretierfeder (11) in einer Posi tion auf dem Bewegungsgewinde (9) gehalten wird, die einer Neutralposition der Antriebswandlereinrichtung (6) entspricht und eine Stützfeder (12), wobei die Stützmutter (10) über die Stützfeder (12) mit einer vorbestimmten Federkraft gegen das Bewegungsge winde (9) gedrückt wird.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202010008447U1 (de) * 2010-09-03 2011-09-28 Fev Motorentechnik Gmbh Betätigungsvorrichtung für die Betätigung einer Kupplungsanordnung
WO2017129610A2 (en) * 2016-01-25 2017-08-03 Kongsberg Automotive As Clutch actuator for a vehicle
WO2017148501A1 (de) * 2016-02-29 2017-09-08 Gkn Automotive Ltd. Schaltgetriebe mit aktuatoranordnung, verfahren zum steuern des schaltgetriebes und elektroantrieb mit schaltgetriebe

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